Solar Panel - Step Down Converter - Powerbank

Martin schrieb:

> Wie kann ich den Step Down dazu bringen nicht zu arbeiten wenn er es
> nicht schaft die Powerbank zu laden?

Ein StepDown hinter einem Solarpanel ist immer eine schlechte Idee.
Das führt typisch zum Latchbetrieb. Man sollte den Akku direkt
mit dem Solarpanel laden und die Elektronik hinter dem Akku mit
dem Stepdown versorgen.

Oder Du baust ein Modul hinzu, das regelmäßig das Solarpanel unter Last 
auf genügende Spannungsabgabe prüft und erst bei genügender Leistung den 
Stepdown entsperrt.

Mfg

Martin schrieb:
> Wie kann ich den Step Down dazu bringen nicht zu arbeiten wenn er es
> nicht schaft die Powerbank zu laden?

Powerbank (die 5V mit reichlich Strom erwartet und sonst nicht lädt) und 
step down (der nichts von der Belastbarkeit der Solarzelle weiss sondern 
so viel Strom zieht wie der Verbraucher eben will, egal wie weit die 
Solarspannung daraufhin einknickt und Leistung in den Keller geht) sind 
die denkbar schlechteste Methode eine teure Solarzelle zum Laden von 
irgendwas zu benutzen.

Solarlader sind nicht ohne Grund entweder direkte Stromquellenlader mit 
Ladespannungsbegrenzung, oder MPP maximum power point Regler.

Da darf aber dem LiIon Akku kein PowerBank Ladechip vorgeschaltet sein.


Eigentlich kann die Antwort nur lauten: Schmeiss den Kram aus dem 
Fehlkauf weg und besorge dir was passendes, dann kommt man mit weniger 
Akku und kleineren Solarzellen aus und erreicht billiger das Ziel.

Dummerweise hast du manche Sachen schon.

Natürlich erkennt man leicht, wann die Leistung nicht mehr reicht: Wenn 
die 5V Spannung zusammenbricht. Dummerweise erfährt man nicht, wann sie 
wieder reicht, denn entweder man hat ganz abgeschaltet oder belastet 
nicht und sieht dann zwar eine hohe Solarspannung die aber den Strom 
nicht liefern könnte - oder vielleicht doch.
Bleibt die Methode, die Solarzelle zu belasten auch wenn der Wandler 
oder Lader abgeschaltet ist, und zwar mit der maximalen Leistung die der 
Lader haben will, doch dann stellt sich gerne (wenn es dunkel war und 
wieder hell wird) ein Problem ein: Eine überlastete (viel Strom) aber zu 
schwache Solarzelle begibt sich in einen Arbeitspunkt (niedrige 
Spannung) in dem sie kaum Leistung (Strom * Spannung) liefert also wird 
man auch nicht merken wann die Leistung wieder reicht, und kommt auch 
wenn es heller wird nicht mehr von alleine aus dem deadlock raus. Daher 
braucht man MPP Systeme.

Bevor man also den Aufwand macht, einen Controller zu erstellen, der 
fast dasselbe macht wie dein System derzeit: Laufen laassen, wenn es 
nicht mehr reicht abschalten, und dann (mit einem Belastungswiderstand 
statt dem Lader) immer wieder probieren ob genug Leistung ziehbar wäre, 
jedoch im Gegensatz zu deinem Aufbau nicht den Lader jedesmal zu 
starten, sondern ihn erst zu starten wenn erfolgreich genug Leistung 
verfügbar ist, gäbe es den Weg des Abspeckens, der auch den Vorteil hat, 
den ganzeh Strom der Solarzelle auszunutzen und nciht bloss was Wanlder 
und Lader verlangen (immer weniger als sie liefert, sonst würde man ja 
abshclaten, daß es zufällig exakt passt ist ja extremst 
unwahrscheinlich)

Solarzelle über eine Diode (ausgebaut aus dem Spannungswandler) direkt 
an den LiIon Akku, und gucken ob im PowerPack eine LiIon 
Protection-Schaltung sitzt: Wenn die wegen Erreichen der Maximalspannung 
abschalten will, Solarzelle kurzschliessen (dank der Diode fliesst kein 
Strom zurück). Hat man keine Schutzschaltung im PowerPack aus der man 
das Signal abgeifen kann, baut man eine mit einem TL431B oder ICL7665A 
auf.

Da du vermutlich dummerweise eine Solarzelle mit deutlich zu hoher 
Spannung gekauft hast, die man auch nicht durch umverdrahtung auf eine 
Leerlaufspannung von 6.5V und Nennspannung von 5V umrüsten kann, ist 
eventuell ein Wandler nötig, der aber nicht regeln darf:

Ein NE555 steuert einen MOSFET eines Tiefsetzstellers mit Dpule an, der 
aber z.B für eine Spannungsreduktion um 50% einfach eine PWM mit 50% 
benutzt, fest eingestellt.´Spule und Diode wird man aus deinem 
Spannungswandlermodul nehmen können, MOSFET und NE555 wird man kaufen 
müssen.

Harald W. schrieb:
> Man sollte den Akku direkt
> mit dem Solarpanel laden und die Elektronik hinter dem Akku mit
> dem Stepdown versorgen.

Das Problem hier wird eher sein daß er mit dem Step-Down auf 5V geht und 
in der Powerbank ist wieder ein Step-Up der die Akkus laden soll. Das 
muß in die Hose gehen.

Die nächst einfachere Konfiguration wäre mit dem Step-down vom Panel 
direkt auf den Akku zu gehen. Der MPP des Panels sollte geringfügig 
(aber nicht viel) höher als die Ladeschlußspannung des Akkus sein. Das 
ist zwar auch nicht ganz optimal aber wesentlich stabiler.

Solaris schrieb:
> Allerdings: Wenn der Strom aus dem Panel zum Akku paßt, ist
> Haralds
> Weg schon ein sehr guter. Denn ohne Konverter dazwischen gibts keine
> Verluste dort, das kann am Ende mehr Leistung bedeuten, als mit MPP...

Er muß aber noch den CV-Teil (von CCCV) auf irgendeine sinnvolle Weise 
implementieren. CC erledigt das Panel von selbst aber ohne CV macht er 
sich den Akku kaputt.

Purzel schrieb:
> Daher gehoert ein Stepdown dazwischen,
> aber ein Maximum Power tracker. Der muss seinerseits auf minimlaen
> Eigenverbrauch ausgelegt sein.

Es gibt noch ein paar andere Möglichkeiten. Allerdings ist es dann 
vorteilhaft wenn man das Panel so wählen kann daß dessen MPP ungefähr 
bei der Akkuspannung liegt. Bei kleinen Leistungen käme zum Beispiel ein 
simpler Shunt-Regler in Frage. Damit kann man bei geeigneter Wahl des 
Panels mindestens genausoviel rauskitzeln wie bei einem MPPT-Regler 
(denn letzterer hat auch keine 100% Wirkungsgrad).

Purzel schrieb:
> Das kann schwierig werden. Denn im Winter steigt die Panelspannung mit
> fallender Temperatur, im Sommer sinkt sie. Ein 22V Modul kann je nach
> Temperatur zwischen 18 und 24V im Leerlauf liefern.

Das liegt doch alles noch im Rahmen, die Spannung sollte halt nur nicht 
gleich doppelt so hoch sein. Außerdem: nicht vergessen: Das Panel wird 
bei dieser Anwendung sowieso überdimensioniert sein müssen, es soll auch 
an kurzen trüben Tagen den Akku zuverlässig voll halten können und wenn 
die Sonne kräftig scheint wird nur ein Bruchteil dessen genutzt was es 
theoretisch liefern könnte weil es keine sinnvolle Verwendung für die 
überschüssige Energie mehr gibt wenn der Akku randvoll ist.

Da macht es also keinen großen Unterschied mehr ob das Panel 100% im 
Optimum betrieben würde und ein MPPT-Regler 90% Wirkungsgrad hat und 
davon aber leider nur 10% tatsächlich genutzt werden können oder ob das 
Panel nur miese 60% liefert weil weit außerhalb des MPP betrieben und 
davon dann aber 15% in den Akku fließen.

Dann legt man es einfach groß genug für trübe kurze Wintertage aus und 
im Sommer wenn die Tage wieder länger sind ist der Wirkungsgrad dann 
komplett wurscht weil es da sowieso hoffnungslos überdimensioniert ist.

Außerdem sprechen wir ja auch nicht über nennenswerte Investitionskosten 
wo man jeden Pfennig umdrehen und die letzte Wattstunde rausquetschen 
und gewinnbringend verkaufen muß. Wenn der kleine Akku für die 
Hobby-Wetterstation im Winter nicht richtig voll wird dann kommt halt 
kurzerhand noch ein weiteres $5 Panel vom Aliexpress daneben (oder 
gleich zwei damits wieder symmetrisch aussieht) und dann reichts aber 
dicke.

Panel -> buck -> boost -> Akku

Das kann so nicht gehen.

Du bist jedoch in der glücklichen Lage bereits einen CCCV-Regler gekauft 
zu haben (Der Regler mit dem 7-Segment-Display), also schraube die 
Powerbank auf, zähle die Zellen, justiere Deinen CCCV Regler auf die 
benötigte Ladeschlußspannung (+-1% genau) und lade die Zellen direkt 
damit. Das könnte besser funktionieren.

Es gibt auch Buck-Regler bei denen man die minimale Eingangsspannung 
einstellen kann, die regeln dann ab wenn bei zu wenig Licht oder bei 
zuviel Last diese minimale Spannung erreicht wird. Das ist zwar immer 
noch kein MPPT aber Du kannst die ungefähre MPP-Spannung fest 
einstellen und er wird dann verhindern daß bei zuviel Last das Panel 
zusammenbricht und er in diesem Zustand stecken bleibt. Stattdessen 
bricht einfach die Ausgangsspannung zusammen weil er abregelt.

Sowas gibts für wenige Euro beim Chinesen.

Die Ausgangsspannung stellst Du auf die Ladeschlußspannung des Akkus und 
fertig ist der einigermaßen effektive und zuverlässige Solarladeregler.

Noch vier 18650er, nen Balancer und ein Stepdown auf 5V und fertig ist 
die selbsgebaute Solar-Powerbank. Die alte fertig gekaufte Powerbank 
verwendest Du für einen anderen Zweck oder verschenkst sie.

Dieter schrieb:
> Teste einmal ob die gesamte Schaltung bei ausreichendem Licht verträgt
> alle 2 Sekunden für 2 Sekunden von der Solarzelle getrennt zu werden.
> Wenn das funktioniert, dann wäre es möglich zwischen Solarzelle und
> DCDC-Wandler eine einfache Schaltung einzufügen.
>
> (SchottyDiode, Kondensatoren, Schwellwertschalter z.B. 12V ein, 7V aus
> an den Kondensatoren)

Nun, vielleicht sollten wir zunächst klären ob der Threadersteller 
unbedingt eine Rube-Goldberg-Maschine haben will indem er zu den bereits 
jetzt auf absurde Weise miteinander interagierenden und eigentlich 
überflüssigen und zweckentfremdeten Komponenten noch mehr lustige 
Komponenten hinzufügt...

...oder ob einfach nur ein kleiner Akku mit Solarenergie auf möglichst 
einfache, günstige und zuverlässige Weise geladen werden soll.

Martin schrieb:

> -Also es sollte schon bei der Powerbank bleiben,

Du willst also eine aufwändige Elektronik bauen, die teurer
ist als das, was Du mit der Powerbank angeblich sparst?

Martin schrieb:
> Klar kann ich nen PWM oder MPWT und nen großen Akku usw. aufbauen.

Nein. Du hast es anscheinend falsch verstanden:

* Ist-Zustand:
Du verschaltest da momentan etliche Komponenten miteinander auf eine 
Weise die nicht funktionieren kann. Dabei sind das von der Gesamtmenge 
schon mehr Komponenten als eigentlich nötig wären und noch dazu 
Komponenten die sich gegenseitig behindern weil sie grundsätzlich nicht 
so zusammengeschaltet werden können. Und dann strebst Du eine Lösung an 
bei der dieser ohnehin schon falsch zusammengewürfelten Auswahl unnützer 
Teile noch zusätzliche Teile hinzugefügt werden um dieses 
frankensteinsche Gesamtwerk nochmal um den Faktor zwei monströser zu 
machen und doch noch irgendwie zum Leben zu erwecken. Deshalb fragte ich 
verwundert ob Du tatsächlich so eine absurde Rube-Goldberg-Maschine 
bauen willst oder ob Du stattdessen eine kleine und simple und 
zuverlässige Lösung haben willst.

* Soll-Zustand:
Du lernst aus dem Fehler, verstehst warum Dein erster Entwurf vollkommen 
falsch war und niemals funktionieren konnte und baust dann stattdessen 
unter Anleitung des Forums ein extrem simples System das den Akku 
zuverlässig mit Solarenergie laden kann und lernst was dabei.

Bernd K. schrieb:

> Du verschaltest da momentan etliche Komponenten miteinander auf eine
> Weise die nicht funktionieren kann. Dabei sind das von der Gesamtmenge
> schon mehr Komponenten als eigentlich nötig wären und noch dazu
> Komponenten die sich gegenseitig behindern weil sie grundsätzlich nicht
> so zusammengeschaltet werden können. Und dann strebst Du eine Lösung an
> bei der dieser ohnehin schon falsch zusammengewürfelten Auswahl unnützer
> Teile noch zusätzliche Teile hinzugefügt werden um dieses
> frankensteinsche Gesamtwerk nochmal um den Faktor zwei monströser zu
> machen und doch noch irgendwie zum Leben zu erwecken.

Du hast noch den Vierkernprozessor mit 1GHz vergessen, um das ganze
"vernünftig" zu steuern. :-)

Die in der ersten Antwort vorgeschlagene Lösung:
Panel -> Akku -> Stepdown -> Verbraucher ist übrigens
nicht von mir erfunden, sondern die typische Standard-
Lösung von Solarstromversorgungen. "Powerbänke" würde
ich schon allein deshalb nicht nehmen, weil mir das
ganze Konzept dieser Schaltungen unzuverlässig erscheint.

Harald W. schrieb:
> Panel -> Akku

Bei Li-Ion wäre mir das ohne irgendeine Form von Überladeschutz zu 
heikel. Aber das muss weder kompilziert noch teuer sein. Es muß nur für 
diese Anwendung geeignet sein.